Xác định vùng có gen đích điều khiển tính trạng kiến trúc rễ lúa

 Xác định vùng có gen đích điều khiển tính trạng kiến trúc rễ lúa

Nguồn: Parisa Daryani, Hadi Darzi Ramandi, Sara Dezhsetan, Raheleh Mirdar Mansuri, Ghasem Hosseini Salekdeh & Zahra-Sadat Shobbar. 2022. Pinpointing genomic regions associated with root system architecture in rice through an integrative meta-analysis approach. Theoretical and Applied Genetics, January 2022; vol. 135: 81–106

 

Người ta áp dụng phương pháp integrated meta-analysis để phân lập được các meta-QTLs/ candidate genes liên quan đến kiến trúc hệ thống rễ lúa, mà hệ thống ấy có thể được sử dụng trong chọn giống nhờ  MQTL 9MQTL-assisted breeding) cộng với kỹ thuật di truyền (genetic engineering) tính trạng rễ lúa.

 

Kiến trúc hệ thống rễ lúa RSA (Root system architecture) là yếu tố quan trọng giúp cây lúa hút nước và hút dinh dưỡng từ độ sâu trong đất canh tác lúa, thích nghi với stress khô hạn. Trong nghiên cứu này, người ta tiếp cận với phương pháp có thuật ngữ khoa học là integrated meta-analysis để tìm các gen ứng cử viên và các vùng đích trong hệ gen (genomic regions) co liên quan đến tính trạng RSA của cây lúa. Phương pháp whole-genome meta-analysis được hoàn thiện với 425 QTLs khởi thủy, có từ 34 thí nghiệm hoàn toàn độc lập điều khiển tính trạng RSA trong nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức khô hạntrong 20 năm gần đây. Sáu mươi bốn MQTLs (consensus meta-QTLs) được tìm thấy, phân bố không đồng đều trên 12 nhiễm sắc thể lúa. Giá trị toán họa CI (confidence interval) của những MQTLs được xác định 0.11–14.23 cM với trung bình là 3.79 cM, được thu hẹp 3.88 lần so với giá trị  CI trung bình của QTLs đầu tiên. Thú vị là, 52 MQTLs đồng vị trí với các đỉnh tập họp chỉ thị SNP trong GWAS cây lúa đối với tính trạng hình thái học của rễ lúa. Các gen này định vị trong  RSA-related MQTLs như vậy, được người ta tìm thấy và biểu hiện để phát hiện thêm gen có chức năng chống chịu hạn ở rễ lúa trên kết quả chạyt  RNA-seq và cơ sở dữ liệu microarray. Multiple RSA và gen chịu hạn kết hợp nhau trong MQTLs bao gồm các gen mã hóa auxin trong sinh tổng hợp auxin hoặc truyền tín hiệu (e.g. YUCCA, WOX, AUX/IAA, ARF), góc rễ (DRO1-related genes), lrễ phân nhánh ngang (e.g. DSR, WRKY), đường kính rễ (e.g. OsNAC5), thành thế bào (e.g. EXPA), và lignin hóa (e.g. C4H, PAL, PRX and CAD). Các gen ấy định vị tại cả đỉnh tập trung chỉ thị SNP và  QTL-overview peaks đối với tính trạng RSA. Điều này cho thấy có những gen mới nmang tính chất ứng cử viên phục phục phân tích gen chức năng. Nhũng gen ứng cử viên đầy triển vọng và những MQTLs có thể được sử dụng làm cơ sở cho công nghệ di truyền và phương pháp MQTL-assisted breeding đối với cải tiến rễ lúa hình thành nên tiềm năng năng suất cao, ổn định và thích nghi trong điều kiện một trường bị stress do thiếu nước.

 

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03953-5